ThreadLocal是什么

早在JDK 1.2的版本中就提供java.lang.ThreadLocal殃饿，ThreadLocal為解決多線程程序的并發(fā)問(wèn)題提供了一種新的思路川陆。使用這個(gè)工具類可以很簡(jiǎn)潔地編寫出優(yōu)美的多線程程序铐尚。

Thread-local，很多地方叫做線程本地變量矛市，也有些地方叫做線程本地存儲(chǔ)，其實(shí)意思差不多诲祸∽抢簦可能很多朋友都知道ThreadLocal為變量在每個(gè)線程中都創(chuàng)建了一個(gè)副本，那么每個(gè)線程可以訪問(wèn)自己內(nèi)部的副本變量救氯。
下面來(lái)看一個(gè)簡(jiǎn)單的示例：

import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ParseDate implements Runnable{

   int i = 0;

   public ParseDate(int i) {
       this.i = i;
   }

   private static final SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

   @Override
   public void run() {
       try {
           Date date = sdf.parse("2018-05-20 12:00:"+i%60);
           System.out.println(i+":1"+date);
       } catch (ParseException e) {
           e.printStackTrace();
       }
   }

   public static void main(String[] args) {
       //用線程池創(chuàng)建線程找田，
       ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(10);
       for (int i = 0; i < 1000; i++) {
           es.execute(new ParseDate(i));
       }
   }
}

運(yùn)行代碼后會(huì)出現(xiàn)這種錯(cuò)誤：

image.png

造成這樣錯(cuò)誤的原因是在多線程中使用simpleDateFormat.parse()方法并不是線程安全的，因此着憨，正在線程池中共享這個(gè)對(duì)象必然會(huì)導(dǎo)致報(bào)錯(cuò)墩衙。

一種可行的解決方案是在simpleDateFormat.parse()前后加鎖，這個(gè)也是我們一般的處理思路甲抖。但這里我們不這么做 漆改，我們使用ThreadLocal為每一個(gè)線程都產(chǎn)生simpleDateFormat對(duì)象實(shí)例：

import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ParseDate2 implements Runnable{

    int i = 0;

    public ParseDate2(int i) {
        this.i = i;
    }

    private static ThreadLocal<SimpleDateFormat> threadLocal = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>();

    @Override
    public void run() {
        try {
            if (threadLocal.get() == null) {
                threadLocal.set(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
            }
            Date date = threadLocal.get().parse("2018-05-20 12:00:"+i%60);
            System.out.println(i+":1"+date);
        } catch (ParseException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //用線程池創(chuàng)建線程，
        ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            es.execute(new ParseDate2(i));
        }
    }
}

注意這一段 if (threadLocal.get() == null)准谚，如果當(dāng)前線程不持有SimpleDateFormat對(duì)象實(shí)例挫剑。那么就新建一個(gè)并把它設(shè)置到當(dāng)前線程中，如果已經(jīng)持有柱衔，則 直接使用樊破。

從這里可以看到愉棱，為每一個(gè)線程都分配一個(gè)對(duì)象的工作并不是由ThreadLocal來(lái)完成的，而是需要在應(yīng)用層面保證的捶码，ThreadLoacl只是起到簡(jiǎn)單容器的作用羽氮。如果在應(yīng)用上為每一個(gè)線程分配了相同的對(duì)象實(shí)例，那么ThreadLocal也不能保證線程安全惫恼。

ThreadLoacl的實(shí)現(xiàn)原理

ThreadLocal是如何保證這些對(duì)象只能被當(dāng)前線程所訪問(wèn)呢？那我們下面來(lái)看一下具體ThreadLocal是如何實(shí)現(xiàn)的澳盐。

我們需要關(guān)注的祈纯，自然是ThreadLocal的set()方法和get()方法。先看一下set()方法：

image.png

在set時(shí)叼耙，首先通過(guò)Thread.currentThread()獲得當(dāng)前線程對(duì)象腕窥，然后通過(guò)getMap()拿到線程的ThreadLocalMap，并將值設(shè)置ThreadLocalMap中筛婉。ThreadLocalMap是Thread的內(nèi)部成員簇爆。

image.png

在進(jìn)行變更get()操作時(shí)源武，自然是將這個(gè)map中的數(shù)據(jù)拿出來(lái)：

image.png

首先扼褪，get()方法也是先獲取當(dāng)前線程的ThreadLocalMap對(duì)象。然后通過(guò)將自己作為key獲取vaule粱栖。

ThreadLocal的問(wèn)題

在了解ThreadLocal的內(nèi)部后话浇，我們自然會(huì)引出一個(gè)問(wèn)題，那就是這些變量是維護(hù)在Thread類的內(nèi)部闹究，這也意味著只要線程不退出幔崖，對(duì)象的引用就會(huì)一直存在。

當(dāng)線程退出時(shí)跋核，Thread類會(huì)進(jìn)行一些清理工作岖瑰，其中包括清理ThreadLocalMap。我們看一下Thread類的exit()方法砂代。

image.png

exit()方法在線程退出前蹋订，有系統(tǒng)回調(diào)，進(jìn)行資源清理刻伊。

因此如果我們使用線程池露戒，那就意味著當(dāng)前線程未必退出（比如固定大小的線程池椒功，線程總是存在）。如果這樣智什，將一些比較大的對(duì)象設(shè)置到ThreadLocal中（它實(shí)際保存在線程持有的threadLocals這個(gè)Map中动漾，可能會(huì)使系統(tǒng)出現(xiàn)內(nèi)存泄漏（你設(shè)置了對(duì)象到ThreadLocal中，但是不清理它荠锭，在你是用幾次后旱眯，這個(gè)對(duì)象不再有用了，但是它卻無(wú)法被回收）证九。

此時(shí)删豺，如果你希望及時(shí)回收對(duì)象，最好使用ThreadLocal.remove()方法將這個(gè)變量移除愧怜。就像我們習(xí)慣性的關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)連接一樣呀页。如果你確實(shí)不需要這個(gè)對(duì)象了，那么就應(yīng)該告訴虛擬機(jī)拥坛，請(qǐng)把它回收掉蓬蝶，防止內(nèi)存泄漏。

image.png

另外一種有趣的情況是JDK有可能允許你像釋放普通變量一樣釋放ThreadLocal猜惋。比如丸氛，我們有時(shí)候?yàn)榱思铀倮厥眨瑫?huì)特意寫object =null之類的代碼惨奕，如果這么做雪位，obj所指向的對(duì)象就更容易被垃圾回收器發(fā)現(xiàn)，從而加速垃圾回收梨撞。

同理雹洗，對(duì)于ThreadLocal的變量，我們也可以手動(dòng)將其設(shè)置為null卧波，比如threadLocal =null时肿。那么這個(gè)ThreadLocal對(duì)應(yīng)的所有線程的局部變量都有可能被回收。